Question

5．小明騎自行車上學途中，要經過一段上坡路．他思考：物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離可能與哪些因素有關呢？
①他發(fā)現(xiàn)車子的初始速度越大，沖上同一斜坡的最大距離就越長．因此他猜想物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離可能與物體的速度有關，并且小明通過實驗驗證了他的這一猜想．他還思考到原因是同一輛車子的初始速度越大，它的初始動能也越大，上坡過程中增加的重力勢能就越大．
②他進而又提出兩個猜想：
猜想一：物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離可能與物體的質量大小有關；
猜想二：物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離可能與斜坡與水平面的夾角的大小有關．
為了防止球偏離，小明用木槽作為實驗用的斜坡．為了驗證猜想一，他將兩塊與水平面平滑連接的長木槽分別以與水平面一定夾角α、θ固定，如圖18所示，將右邊的木槽作為實驗研究的斜坡．實驗時他將大小相同質量不同的金屬小球從左邊的木槽上同一高度處靜止?jié)L下，目的是保證不同球到達底端的速度相同．
小明發(fā)現(xiàn)當不同質量的金屬小球以相同初始速度沖上右邊的斜坡時，向上沖的最大距離均相同．這說明猜想一是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的．
③在驗證猜想二的實驗中，小明讓一金屬小球從左邊的木槽上同一高度處靜止?jié)L下，分別沖上與水平面的夾角不同的粗糙程度相同的右邊的斜坡，測得的數(shù)據記錄如下表：

次數(shù)	1	2	3
斜坡與水平面夾角θ	10°	30°	53°
向上沖的最大距離s/m	0.50	0.40	0.36

根據表中數(shù)據可知：物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離與斜坡的傾角有關，且隨傾角θ的增大，上滑的最大距離減�。�
④小明覺得自己的實驗中還有不足之處，他又用粗糙程度與木槽不同的塑料槽、鋼槽，重復做猜想二實驗，目的是使實驗結論更具普遍性．

Answer 1

分析 ①車子上坡的過程是一個將動能轉化為重力勢能的過程，轉化出的重力勢能的多少決定于物體具有動能的多少．
②由于物體上升的高度已經知道了與物體的速度大小有關，新的猜想有兩個，根據控制變量法的思想，探究與物體質量的關系時，只控制質量不同，其它因素都相同．由此去考慮設計思路．
猜想的正確與否，要通過實驗現(xiàn)象來判定，因此，根據不同質量的木塊以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離是否相同即可知道猜想是否正確．
③利用表中給出的實驗數(shù)據，即可確定物體上升的最大距離與傾斜角度的關系．
④為了使實驗結論更具普遍性，應采用不同的材料多做幾次實驗．

解答 解：
①車子的初始速度越大，沖上同一斜坡的最大距離就越長，所以可猜想物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離可能與物體的速度有關；
車子上升時將動能轉化為重力勢能，車子的速度越大，動能就越大，從而有更多的動能轉化為重力勢能．所以上升的高度就越高．
②根據控制變量法的思想，將大小相同質量不同的金屬小球從左邊的木槽上同一高度處靜止?jié)L下，目的是保證不同球到達底端的速度相同；
由于不同質量的小球以相同初始速度滑上長木板時，向上滑行的最大距離均相同．所以物體沖上斜坡的最大距離可能與物體的質量大小無關．故說明猜想一是錯誤的．
③由實驗數(shù)據可以發(fā)現(xiàn)，從10°到53°這個過程，物體的上升的高度隨著傾斜角度的增加在減小；故得結論：物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離與斜坡的傾角有關，且隨傾角θ的增大，上滑的最大距離減小．
④用粗糙程度與木槽不同的塑料槽、鋼槽，重復做猜想二實驗，目的是使實驗結論更具普遍性．
故答案為：
①速度；重力勢；
②保證不同球到達底端的速度相同；錯誤；
③物體沖上粗糙程度相同的斜坡的最大距離與斜坡的傾角有關，且隨傾角θ的增大，上滑的最大距離減��；
④使實驗結論更具普遍性．

點評 此題是探究物體滑上斜坡的最大距離的影響因素，實驗探究題往往探究的內容不再是課本上的知識，而是新的內容，需掌握常用的探究方法：控制變量法和轉換法．